•••Modfos / iStock / GettyImages
من الشائع نشر الثلج على الطرق لإذابة الجليد الشتوي ، ولكن في حالة عدم وجود الجليد ، يمكنك أيضًا استخدام السكر. في الواقع ، يمكنك استخدام أي مادة تذوب في الماء. السكر لن يعمل مثل الملح ، وهناك مشكلة أن كل تلك المياه اللزجة تحول الوحل على جانب الطريق إلى حلوى. ولكن نظرًا لأنه يخفض نقطة تجمد الماء ، فإن الجليد سوف يذوب ، طالما أن درجة الحرارة الخارجية ليست شديدة البرودة. سبب حدوث ذلك هو أن أي مادة مذابة مذابة في الماء تتداخل مع قدرة جزيئات الماء على الاندماج في شكل صلب.
TL ؛ DR (طويل جدًا ؛ لم أقرأ)
يقلل السكر من درجة تجمد الماء عن طريق الارتباط بجزيئات الماء وخلق مساحة أكبر بينها. وهذا يساعدهم على التغلب على القوى الكهروستاتيكية التي تربطهم ببنية صلبة. وينطبق الشيء نفسه على أي مادة تذوب في الماء.
من الماء والجليد
•••تصوير جوناثان بيرسي على Unsplash
عندما يكون الماء في الحالة الصلبة للجليد ، ترتبط الجزيئات ببعضها البعض في بنية بلورية لا يمتلك أي منها الطاقة للهروب منها. مع ارتفاع درجة الحرارة ، تكتسب الجزيئات طاقة اهتزازية وحرية في الحركة. عند نقطة حرجة ، يمكنهم التحرر من القوى الكهروستاتيكية التي تربطهم في بنية بلورية وتتحرك بحرية أكبر في الحالة السائلة. تعرف هذه النقطة الحرجة جيدًا لأنها نقطة الانصهار عند 32 درجة فهرنهايت (0 درجة مئوية).
عندما يكون الماء في حالة سائلة ، وتقوم بتخفيض درجة الحرارة ، تفقد الجزيئات الطاقة وتلتحم في النهاية في بنية بلورية. عند درجة الحرارة الحرجة هذه ، نقطة التجمد ، لا تمتلك الجزيئات طاقة كافية للهروب من الروابط الكهروستاتيكية يمارسون بعضهم على بعض ، فيستقرون في حالة "نائمة" مثل مجموعة من القطط تتجمع معًا هربًا من الشتاء. قشعريرة. مرة أخرى ، فإن قوى الجذب الكهروستاتيكية التي يمارسونها على بعضهم البعض هي التي تسبب حدوث ذلك.
أضف القليل من السكر
•••Wavebreakmedia Ltd / Wavebreak Media / Getty Images
أي مادة مذابة تذوب في الماء تقلل درجة التجمد لسبب بسيط إلى حد ما. عندما تذوب مادة ما ، تحيط بها جزيئات الماء وترتبط بها كهربائيا. يوفر المذاب مساحة بين جزيئات الماء ويقلل من الجاذبية التي تمارسها على بعضها البعض. نتيجة لذلك ، يحتاجون إلى طاقة أقل للحفاظ على حرية حركتهم وسيبقون في الحالة السائلة عند درجات حرارة منخفضة.
يحدث هذا سواء كانت الجسيمات المذابة عبارة عن أيونات فردية ، مثل أيونات الصوديوم والكلوريد في الملح ، أو جزيئات كبيرة معقدة مثل السكروز (سكر المائدة) ، والتي لها الصيغة الكيميائية C12ح22ا11. مع وجود 45 ذرة لكل جزيء ، لا يفصل السكر جزيئات الماء بشكل فعال مثل الأيونات الأصغر والأكثر شحنة ، وهذا هو السبب في أن السكر لا يخفض نقطة الانصهار بشكل فعال مثل الملح. سبب آخر ذو صلة هو أن التأثير على نقطة التجمد يعتمد على حجم المذاب. نظرًا لأن جزيئات السكر أكبر بكثير من أيونات الملح ، فإن القليل منها يتناسب مع كمية معينة من الماء.
السكر لا يذيب الجليد حقًا
•••فلاد تورتشينكو / إستوك / جيتي إيماجيس
من غير الدقيق بعض الشيء أن نقول إن السكر يذوب الجليد. ما يحدث في الواقع هو أنه يخفض درجة التجمد ، لذلك يمكن أن يبقى الماء في الحالة السائلة عند درجة حرارة أكثر برودة. يقوم بذلك عن طريق توفير مسافة بين جزيئات الماء وتقليل جاذبيتها على بعضها البعض. إذا رميت السكر على الثلج عند 30 درجة فهرنهايت (-1.1 درجة مئوية) ، فسوف يذوب الثلج ، ولكن إذا انخفضت درجة الحرارة ، سيتجمد الماء في النهاية. نقطة التجمد الجديدة أقل من درجة التجمد في الماء النقي ، ولكنها أعلى مما ستكون عليه إذا رميت الملح على الجليد.